arsitektur sistem komputer · pdf fileedy winarno 6 i pendahuluan apakah arsitektur komputer...

Click here to load reader

Post on 01-Feb-2018

221 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Edy Winarno 1

    ARSITEKTUR DANORGANISASI KOMPUTER

    TEKNIK INFORMATIKAUNISBANK SEMARANG

  • Edy Winarno 2

    Buku Pegangan

    1. Computer Architecture, a Quantitative Approach, 2nd Edition,John L. Hennessy, David A Patterson,Morgan Kaufmann Publisher Inc., 1996

    2. Computer Organization, fourth edition,V. Carl Hamacher-Zvonko G.Vranesic-Safwat G. Zaky, Mc Graw Hill International Edition, 1996

  • Edy Winarno 3

    Bagaimana cara kerja sebuah sistem komputer

    Bagaimana analisis kinerja sebuah sistem komputer

    Aspek arsitektural yang berpengaruh pada kinerjakomputer

    Interaksi antara hardware dan software

  • Edy Winarno 4

    (1) 3 ; 4.1(2) 7.1 - 7

    - Konsep Dasar- Pipeline Hazard- Keparalelan Level

    Instruksi

    IV Pipelining5 & 6

    (1) 2.1-5(2) 2.1-4

    - Klasifikasi Arsitektur- Pengalamatan- Tipe Operasi- Tipe Operand

    III Instruction Set3 & 4

    (1)(2) 3.1 -2

    - Struktur CPU- Eksekusi Instruksi

    II CPU2

    (1) I.1-5(2) I.1-3

    - Definisi Arsitektur danOrganisasi Komputer

    - Perkembangan SistemArsitektur Komputer

    - Struktur Dasar- Pengukuran Kinerja

    I Pendahuluan1

    BacaanMateriTopikMingguke

  • Edy Winarno 5

    (1) 8(2) 10.1 - 6

    - Struktur Paralel- Jaringan Interkoneksi

    VII Sistem Kom-puter Paralel

    13

    (1) 5(2) 5

    V.2 Pengingat CacheV Sistem Pengingat(lanjutan)

    9

    V.1 Pengingat HierarkisV Sistem Pengingat8

    V.3 Pengingat VirtualV Sistem Pengingat(lanjutan)

    10

    (1) 8(2) 10.1 - 6

    - Shared Memory Multi-prosesor

    - Message Passing Multi-processor

    VII Sistem Kom-puter Paralel

    14 & 15

    (1) 6(2) 4.1 4 ; 9

    -Teknik teknik I/O- Bus

    VI Sistem I/O11 & 12

    Materi Minggu 1 s/d 7Ujian TengahSemester

    7

  • Edy Winarno 6

    I PENDAHULUANApakah Arsitektur Komputer itu ?

    Arsitektur komputer adalah atribut atribut sebuah sistem komputer, dilihatdari sudut pandang seorang programmer.

    struktur konseptual dan perilaku fungsional sistem komputer.

    Struktur konseptual menyangkut bagaimana komponen komponentersebut disalinghubungkan (diinterkoneksikan).

    Perilaku fungsional (fungsional behaviour ) menyangkut fungsikomponen2 secara individual, dan sebagai bagian dari struktur(aliran informasi dan kendali antar komponen2 dalam struktur).

  • Edy Winarno 7

    ORGANISASI KOMPUTERadalah implementasi arsitektur komputer secara fisik,bagaimana mewujudkan arsitektur komputer secara perangkat keras

    4bitADDER

    A

    B

    S

    cout

    4bit 4bit

    4bit

    arsitektur

    organisasi

    contoh 1: Adder cadd

  • Edy Winarno 8

    contoh 2 : pipeline instruksi

    IF ID EX Mem WB

    arsitektur

    organisasi

  • Edy Winarno 9

  • Edy Winarno 10

    Tantangan :Adanya berbagai variasi produk (teknologi, harga, unjuk kerja,ukuran, aplikasi)

    Fakta : konsep-konsep dasar arsitektur komputer tidak banyakberubah !

    Konsep Dasar : Konsep Von Neumann (1943)Konsep Stored Program Computer = Mesin yang melakukankomputasi berdasarkan pada program yang tersimpan didalamnya.

    CPU

    Memory

    I/O

    Program+ data

    Memory

    Program+ data

    (1)

    (2)

    Arsitekturvon Neumann

  • Edy Winarno 11

    Memory : Menyimpan program dan data

    ALU : Mengerjakan operasi operasi Aritmatik (Add, subtract, ) dan Logika

    Control : Mengkoordinasikan operasi operasi ALU, Memory dan I/O, sesuai

    dengan yang diinginkan oleh program.

    Input : Memasukkan program dan data dari luar komputer

    Output : Mengeluarkan hasil komputasi komputer

    ALU

    I/O

    Program

    Data

    Komponen DasarSistem Komputer

  • Edy Winarno 12

    level-level diskripsisistem komputer

    Physical level

    Digital circuits

    Computerorganization

    Instruction set

    OperatingSystem Compilers

    Applications

    Lw r1,32(r0)Add r2,r1,#10Sw 32(r0),r2

    beginread(a)a := a+1;writeln(a);

    end;

    Software

    Hardware

    Arsitektur &OrganisasiKomputer

    Sebagai interface antara software dan hardware

  • Edy Winarno 13

    Perkembangan Sistem Komputer

    1946: ENIAC Stored Program Computer pertama50 x 30 feet, 30 Ton, 25 kWatt, 100 k Kalkulasi/detik

    200_ : Komputer meja (PC),PDA, Bionic,

    - Penurunan : (1) Ukuran fisik(tabung transistor IC

    (2) Biaya

    - Peningkatan (1) Kapasitas memory(2) Kinerja (kecepatan)

    1960: Main frameComputer

    1970: Mini Computer

    1980: Mikrokomputer

    Produk utama: PC, workstation. Mainframe digantikan multiprosesor.

    Minicomputer digantikan server.

    optimalisasikinerja - biaya

  • Edy Winarno 14

    Generasi Komputer berdasarkan teknologinya

    Vacuum tube - 1946-1957

    Transistor - 1958-1964

    Small Scale Integration, 1965 (100 transistor/chip)

    Medium Scale Integration, s/d 1971 (100-3000transistor/chip)

    Large Scale Integration, 1971-1977 (3000-100 000transistor/chip)

    Very Large Scale Integration, 1978 sekarang

    (100 000 100 000 000 transistor/chip)

    Ultra Large Scale Integration > 100 000 000 transistor/chip

    IC

  • Edy Winarno 15

    Multicore

  • Edy Winarno 16

    Tran

    sist

    ors

    / chi

    p10G10G

    1G1G

    100M

    10M10M

    1M1M

    100K

    10K

    1K1K1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

    Memory(DRAM)

    Microprocessor4 Kb16 Kb

    64 Kb

    256 Kb

    1 Mb4 Mb

    16 Mb

    64 Mb

    256 Mb1 Gb

    4 Gb

    40048080

    80858086

    6800080286

    68020

    8038680486,680

    PentiumPII

    PIII

    PentiumIV

  • Edy Winarno 17

    PendekatanSoftware Efisiensi program

    (algoritma), strukturdata

    PendekatanTeknologis/hardware

    Penggunaankomponen2 ICkecepatan tinggi,

    PendekatanArsitektural Peningkatan aspek

    fungsional dan struk-tural

    Peningkatankinerja

    Contoh :- Arsitektur Instruction set- Struktur pipeline dalam CPU- Pengingat cache- Memory interleaving- Struktur Bus- Prosesor paralel

    Arsitektur

    teknologi/hardware

    software

    Peningkatan Kinerja Komputer

  • Edy Winarno 18

    Komponen komponen Dasar Sistem Komputer

    MainMemory

    InputOutput

    Interconnection

    CentralProcessingUnit

    Computer

    Pengembangan Arsitektural pada :

    CPUpipeline, co-procesor, vector-processor, . . .

    Memorycache, pengingat interleave, . . .

    I/OI/O controller, I/O processor, . . .

    InterkoneksiBus, multi-bus, multi-level bus,

  • Edy Winarno 19

    Evolusi Pentium (1) 8080

    first general purpose microprocessor 8 bit data path Used in first personal computer Altair

    8086 much more powerful 16 bit instruction cache, prefetch few instructions 8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC

    80286 16 Mbyte memory addressable up from 1Mb

    80386 32 bit Support for multitasking

  • Edy Winarno 20

    80486

    sophisticated powerful cache and instruction pipelining

    built in maths co-processor

    Pentium

    Superscalar

    Multiple instructions executed in parallel

    Pentium Pro

    Increased superscalar organization

    Aggressive register renaming

    branch prediction

    data flow analysis

    speculative execution

    Evolusi Pentium (2)

  • Edy Winarno 21

    Pentium II

    MMX technology

    graphics, video & audio processing

    Pentium III

    Additional floating point instructions for 3D graphics

    Pentium 4

    Further floating point and multimedia enhancements

    Itanium

    64 bit

    Multicore

    Multiprocessor

    Evolusi Pentium (3)

  • Edy Winarno 22

    CPU

    I/O Unit

    Main Memory

    ALU

    ControlUnit

    I/O device I/O device I/O device

    Peripheral

    Sistem Bus

    Lima komponenutama :1. ALU2. Control unit3. Memory4. Input5. Output

    CPU

    Arsitektur berbasiskan Bus

    STRUKTUR DASAR

  • Edy Winarno 23

    CPU (Central Processing Unit)Bagian sistem komputer yang bertugas mengeksekusi program.

    Komponen utama CPU :(1) ALU (Arithmetic and Logic Unit)

    Mengerjakan operasi operasi aritmatik dan operasi operasi logika

    terhadap data.Operasi aritmatik : add, subtract, multiply, divide,...

    Operasi Logika : AND, OR, NOT, Shift, ...(2) Control unit

    Mengendalikan seluruh operasi didalam komputer, dengan

    - Menginterpretasikan instruksi instruksi yangterdapat didalam program,

    - Membangkitkan sinyal sinyal kendali untuk mengen-dalikan aktifitas komponen komponen sistem komputer

    eksekusiinstruksi

  • Edy Winarno 24

    (Main) Memory UnitBagian komputer yang menyimpan program dan data yang sedangatau siap dieksekusi oleh CPU.

    Jenis Main Memory :1. Random Access Memory (RAM) atau Read Write Memory (RWM)

    Isi memory dapat dibaca (read) dan diubah (write) secara online.

    AddressDecoder

    0123456

    2n

    n bit

    data

    address

    2. Read Only Memory (ROM)Isi memory hanya dapatdibaca pada saat online.Penulisan dilakukan padasaat off-line (diluar operasikomputer)

  • Edy Winarno 25

    Input/Output UnitBagian komputer yang bertugas menangani komunikasi denganpiranti piranti diluar sistem komputer (periferal)

    Format data masuk/keluar :- Bit Serial- Bit Paralel

    Modul I/OParalel

    Modul I/OSerial

    bit paralel

    bits serial

    bit paralel

    Bus Sistem

    CPU

    MU

    0 1